并聯供電均流系統設計與實現

鄒 魯

（曲阜師范大學計算機科學學院 山東 日照 276826）

0 引言

隨著科技的進步與發展，多個DC/DC模塊并聯得到越來越廣泛的應用。電源模塊并聯技術的研究也日益增多。在并聯系統中必須引入均流控制來保證電流的均勻分配，均流技術已經成為電源并聯技術的關鍵技術之一。

1 設計方案的確定

1.1 DC模塊的選擇

TD1583是380 kHz固定頻率單片降壓開關模式穩壓器，具有內部功率MOSFET內置。它達到3A的連續輸出電流超過寬輸入供電電壓范圍內具有優異的負載和行規。該器件包括一個參考電壓，振蕩電路，誤差放大器，內部PMOS等。PWM控制電路能夠調整線性地從0到100%的占空比。

1.2 輸出電流均流實現方案

UCC29002采用一個高增益、高精度的放大器，能檢測到外面的輸入的微小的電壓變化量，放大倍數的大小可以通過改變外電路的參數獲得。UCC29002中的電流檢測放大器的輸入偏置電壓極低，使得它可以精確的檢測到一個阻值很小的電流采樣電阻上的微小電流變化量。而且，它的共模范圍介于接地電壓和 UCC29002供電電壓之間。因此，電流感應電阻可置于接地回路或電源的正輸出線中，其均流精度最佳可達到1%。

1.3 單片機控制實現過流保護方案

使用低功耗單片機MSP430實時監測電流。因為UCC29002的8腳電壓與系統的輸出電流成正相關，我們用MSP430片內12位ADC定時采樣該電壓。并把它與預先設定的電壓比較來判斷過流。當連續兩次檢測到電流過大時，關斷TPS5430使系統不輸出電壓，6秒延時后使能TPS5430,并繼續檢測電流。經過實測，TPS5430關斷后，不論負載電阻如何變化甚至輸出短路，系統輸出電流均為零。由于采用了極低功耗的MSP430單片機，該方案的實際功耗僅67mW。

1.4 供電系統

（1）橋式整流電路的工作原理如圖1：e2為正半周時，對D1、D3 和方向電壓，Dl，D3 導通；對 D2、D4 加反向電壓，D2、D4 截止。 電路中構成 e2、Dl、Rfz、D3 通電回路，在 Rfz，上形成上正下負的半波整洗電壓，e2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4 導通；對 D1、D3 加反向電壓，D1、D3 截止。 電路中構成e2、D2、Rfz、D4通電回路，同樣在Rfz上形成上正下負的另外半波的整流電壓。

圖1 橋式整流電路的工作原理

如此重復下去，結果在Rfz，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！

圖2 系統整體框圖

（2）市電先經過橋式電路整流然后再經過電容濾波輸出直流電。

1.5 系統整體框圖

經設計分析，系統整體如圖2所示。

2 硬件原理分析及設計

2.1 TD1583DC/DC模塊的設計

TD1583外部電路如圖3。引腳VI是輸入電源集成電路開關穩壓器—適當的輸入旁路電容必須在此引腳前，以盡量減少電壓的瞬態和電源開關穩壓器所需的電流。EN允許將開關穩壓器電路關機的邏輯電平信號與反饋信號成一定比例變化，從而可調節下降總輸入電源電流約30uA。可拉該引腳電壓低于閾值約1.3V穩壓，也可調節該引腳電壓在1.3V以上（最多以12V），關上穩壓器。

圖3 TD1583外部圖

圖4 UCC29002外部圖

2.2 UCC29002均流模塊電路設計

芯片采用高增益、高精度的放大器電流檢測低值電阻兩端的電壓。芯片電流讀出放大器超低的輸入補償電壓使得對通過低值電阻的電流信息的檢測更加適宜。為防止錯誤的輸出調整信號，在誤差放大器的反向輸入端加一個比同向輸入端高25mV的固定偏置，當連輸入端輸入相等時不會做出調整。當芯片不能正常工作時調整放大器的同向輸入端將被下拉到地，防止該單元被錯誤調整。如圖4為UCC29002的外部電路。

3 軟件流程

圖5 系統軟件流程

4 結果及誤差分析

從測試結果來看，電路系統基本符合要求，我們的均流偏差在0.5%以內，效率在80%左右。測試表明設計制作的直流均流源其基本功能和指標，都比較滿意，而且在許多指標、功能、操作方式上有很大發揮空間。

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